Astronautin näkökulma: teknologian vieminen avaruuteen

Vaisalan kosteus- ja paineanturiteknologiaa sisältävä Perseverance-mönkijä tutkii parhaillaan Marsia. Viime viikolla julkaisimme haastattelun, jossa Columbian yliopiston opettaja ja entinen NASAn astronautti Mike Massimino kertoo, mitä voimme oppia Marsista ja avaruustutkimuksesta. 

Mutta mitä teknologian ja laitteiden vieminen Marsiin tarkoittaa? Kaksi avaruusmatkaa tehnyt Mike jakoi näkemyksensä olosuhteista ja haasteista, joita avaruusmatkailu aiheuttaa teknologialle ja ihmisille.

Varsinainen avaruusmatka alkaa laukaisusta. Perseverance-mönkijä laukaistiin avaruuteen heinäkuussa 2020. Millaisia tärkeitä näkökulmia avaruuslentoihin liittyy?
Henkilökunnalla on paljon ajateltavaa. Heidän täytyy varmistaa, että kantoraketti toimii toivotulla tavalla. Heidän täytyy valmistella laukaisualusta, raketti ja varsinainen kuorma. He käyvät tarkistusluettelon läpi yhä uudelleen ja uudelleen varmistaakseen, että kaikki toimii, kaikki varajärjestelmät toimivat ja kaikki pääjärjestelmät toimivat.

Image

Heidän täytyy myös ottaa huomioon esimerkiksi sää ja monia muita olosuhteita, jotka saattaisivat vaikuttaa laukaisuun. Jotain voi nousta esiin aivan viime minuuteilla. Se voi olla lämpötilan lasku, tuuli tai jokin muu sääolosuhde, joka ei ole hallinnassamme. 

Sää on siis tärkeä tekijä, mutta niin on myös esimerkiksi laitteiston eheys. Kun raketti on laukaistu ja asiat alkavat liikkua, mitään ei voi enää muuttaa. Jos herää kysymyksiä tai jos tulee ongelmia, rakettia ei laukaista. On parempi jäädä maahan ja odottaa vielä päivä.

Laukaisu on monimutkaista työtä, ja aiemmin kirjoitimme myös avaruuslentoihin vaikuttavista sääoloista- Mutta mitä tämä kaikki vaatii kyydissä olevalta laitteistolta, kuten Vaisalan teknologialta?
Laukaisu ja laskeutuminen ovat todennäköisesti matkan haastavimmat osat, sillä niihin liittyy paljon tärähdyksiä ja G-voimia. Avaruusaluksen sisällä olevien laitteiden täytyy kestää kaikki tämä tärinä, kaikki tämä kiihtyvyys, kaikki tämä G-voima jo pelkästään päästäkseen avaruuteen.

Avaruudessa alus on painovoimattomassa tilassa. Painovoima pitää esineet vakaina, mutta painovoimattomassa tilassa ne lentelevät ympäriinsä. Painovoiman puute, etäisyydet, tietoliikenteen viive, säteily, äärimmäiset lämpötilat, tärinä laukaisun ja laskeutumisen aikana – kaikki tämä tekee avaruustoiminnoista paljon vaikeampia kuin mikään, mitä voit kuvitella maan pinnalla, olen siitä aivan vakuuttunut.

Sitten on vielä matka Marsiin, jossa aluksen ja kaikkien sen laitteiden täytyy kestää aivan erilaisia olosuhteita kuin Maassa. Voitko kuvailla avaruuden olosuhteita – ovatko ne yhtä haastavia kuin kuvittelemme?
Avaruus on erittäin haastava paikka olla, asua ja työskennellä. Tai kuljettaa mitään avaruusalusta. En pysty edes kuvittelemaan ympäristöä, joka tekisi teknisten ongelmien ratkaisemisesta yhtä hankalaa kuin avaruus. 

Niin monet olosuhteet ovat äärimmäisiä verrattuna siihen, mitä joudumme kestämään Maassa. Tällä planeetalla meillä on aika ystävälliset lämpötilat: voi olla kylmää, voi olla lämmintä. Mutta avaruudessa auringonpaisteessa voi olla todella polttavan kuuma, satakunta astetta, ja pimeässä voi olla jäätävän kylmä, yli sata miinusastetta. Lämpötila-asteikko ulottuu äärimmäisen kuumasta äärimmäisen kylmään.

Avaruudessa on myös valtavasti säteilyä. Maalla on suojana ilmakehä, van Allenin vyöhyke ja magneettikenttä, jotka imevät suuren osan säteilystä. Avaruudessa sen sijaan olet täysin suojaton.

Image

Puhutaanpa vähän etäisyyksistä. Miten kauan matka Marsiin kestää, ja miten sen voisi hahmottaa?
Mars on paljon kauempana kuin mikään paikka, mihin olemme lähettäneet ihmisiä. Kansainvälinen avaruusasema on 360 kilometrin korkeudella Maasta, ja Kuu on 384 000 kilometrin päässä. Mars on paljon kauempana. Matka Kuuhun kestää noin puolitoista päivää, matka Marsiin kuusi kuukautta.

Toinen tapa tarkastella etäisyyttä on tietoliikenne. Kansainväliselle avaruusasemalle saa puheyhteyden melko nopeasti, suunnilleen sekunnissa. Kun olet kuussa, viive on pari sekuntia. Marsissa signaalilta kestää 20–30 minuuttia kulkea avaruusalukseen ja takaisin. Etäisyydet eivät siis tarkoita vain fyysisiä matkoja, joiden kulkemiseen kuluu aikaa, vaan myös tiedonsiirron hitautta.

Asettaako etäisyys haasteita teknologialle?
On tärkeää muistaa, että kun lähetät jotain Marsiin, et pääse enää siihen käsiksi, eikä kukaan ole siellä auttamassa. Kansainvälisellä avaruusasemalla – ja jopa Kuussa – ihmiset voivat hoitaa asian, jos jotain menee rikki, jotain täytyy tehdä tai unohdamme jotakin.

Marsissa avaruusaluksen täytyy kuitenkin toimia, kaiken täytyy toimia. Ja jos se ei toimi, korjaajaa ei voi lähettää paikalle. Sinun täytyy selvittää kaikki, mitä voit, ennen kuin lähetät jotain Marsiin, ja kaiken täytyy toimia, tai muuten kaikki tehty työ, kaikki ne vuodet ja kaikki se vaiva, kaikki se menee hukkaan.

Image

Teknologian ja laitteiden täytyy siis olla tarkkoja, luotettavia, ja ankaria olosuhteita kestäviä?
Teknologian on ennen kaikkea oltava luotettavaa. Et halua lähettää mitään avaruuteen, jos sinulla on minkäänlaisia epäilyksiä sen toimintamahdollisuuksista. Meillä on ollut tällaisia tilanteita Hubble-avaruusteleskoopin kanssa. Meillä oli tieteellinen mittalaite, joka vikaantui, koska oikosulku rikkoi sen virtalähteen. Kun virtalähde oli mennyttä, oli aivan yhdentekevää, että meillä oli tämä hieno mittalaite avaruudessa. Se ei toiminut, koska sitä ei saatu kytkettyä päälle! 

Jokaisen anturin täytyy toimia, jokaisen järjestelmän täytyy toimia, oli kyse sitten jäähdytyksestä, virransyötöstä, tietoliikenteestä tai navigoinnista. Kaiken täytyy toimia täydellisesti.

Pienimmätkin yksityiskohdat ovat tärkeitä, joka ikinen, sillä jos yksikin asia menee vikaan, kaikki saattaa lähteä väärille raiteille. Ja jos jokin näistä asioista ei toimi oletetulla tavalla, koko avaruuslento voi mennä hukkaan.

Teknologian lähettäminen avaruuteen vaatii paljon resursseja ja työtä. Miksi näemme tällaista vaivaa?
Syy siihen, että teemme näitä asioita, oli kyse sitten sukkulalennosta tai Mars-mönkijästä, on tiede. Haluamme oppia enemmän Maasta, siitä, keitä olemme ja miten voimme parantaa elämäämme Maassa. 

Kun emme tiedä jotain, emme voi vain keksiä asioita omasta päästämme. Meidän täytyy tutkia asiaa. Mikään ei vedä vertoja sille, että löydämme tieteen esittämiin kysymyksiin vastauksia, joiden avulla voimme ymmärtää maailmaamme, huolehtia paremmin planeetastamme, huolehtia paremmin toisistamme. Jotta voimme jatkossakin elää ja kukoistaa tällä kauniilla planeetallamme. Uskon, että teemme tätä työtä siksi, saadaksemme tätä tietoa. Ja se on hyvin jännittävää. 

Image

Michael J. "Mike" Massimino oli NASAn astronautti yli 18 vuoden ajan ja toimii nykyään opettajana Columbian yliopistossa. Hän kävi avaruudessa kahdesti, viimeksi 11 vuotta sitten, ja oli kaikkien aikojen ensimmäinen ihminen, joka lähetti twiitin avaruudesta. Astronauttiaikanaan Mike teki useita avaruuskävelyjä, joilla hän teki Hubble-avaruusteleskooppiin erilaisia korjauksia ja päivityksiä.

Julkaistu Michael Massiminon luvalla.